CN112429701A - 一种用于水解制氢的废硅片处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水解制氢的废硅片处理方法；以废硅片为原料，经清洗、浆料涂抹、烘干、与金属片叠片、压片、热处理，获得硅基制氢材料；浆料为还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂的混合物；还原金属粉为镁、铝、锌的一种或几种；低熔点金属盐为锡卤盐、铋卤盐的一种或几种；锡卤盐为氯化亚锡、氯化锡、溴化锡、溴化亚锡、氟化亚锡的一种或几种；铋卤盐为氯化铋、溴化铋、碘化铋的一种或几种；有机溶剂为丙酮、丁酮、戊酮、己酮、环戊酮、环己酮的一种或几种；金属片为锂、镁、铝和锌片的两种或几种，且必含有锂片；该硅基制氢材料具有很好的水解性能，在制氢领域具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明专利属于制氢领域，具体涉及一种用于水解制氢的废硅片处理方法。
背景技术
近20年来，随着太阳能电池的迅猛发展，以硅片为主导的太阳能电池迎来报废期，越来越多的废旧硅片堆积如山，给环境带来了污染。废旧硅片的回收和再利用已经成为各国政府和科研人员亟待解决的关键问题。废旧硅片回收利用的常见方法有：1)硅片剔除表面的瑕疵，可重新用于太阳能电池的硅片来源；2)硅片氧化处理成二氧化硅，作为硅的原材料，重新再生产；3)硅片作为其它用途，比如作为制氢材料，可提供可观的氢气。文献报道，废旧硅片与强碱溶液反应，可以提供1-3wt％的便携式氢源，而产物二氧化硅又可以用作硅的原材料。但是，强碱的腐蚀性对设备材质要求较高，也对使用者带来一定危害。而硅的化学活性低以及不溶性产物二氧化硅的阻碍作用，导致硅无法在中性水溶液中持续反应。
发明内容
针对现有技术方案的缺陷，本发明的目的是提供一种用于水解制氢的废硅片处理方法，克服现有制备技术的缺陷，提高硅材料的化学活性。
1.为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种用于水解制氢的废硅片处理方法，其特征在于：以废硅片为原料，经清洗、浆料涂抹、烘干、与金属片叠片、压片、热处理，获得硅基制氢材料；浆料为还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂的混合物；还原金属粉为镁、铝、锌的一种或几种；低熔点金属盐为锡卤盐、铋卤盐的一种或几种；锡卤盐为氯化亚锡、氯化锡、溴化锡、溴化亚锡、氟化亚锡的一种或几种；铋卤盐为氯化铋、溴化铋、碘化铋的一种或几种；有机溶剂为丙酮、丁酮、戊酮、己酮、环戊酮、环己酮的一种或几种；金属片为锂、镁、铝和锌片的两种或几种，且必含有锂片；金属片是锂片与其它金属片压制而成，且锂片是其它金属片质量的5-50wt％；
一种用于水解制氢的废硅片处理方法，包括：
1)裁剪废硅片，用去离子水清洗干净，烘干；
2)称量一定质量的还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂，搅拌混合，配置浆料；并将浆料按一定比例涂抹在步骤1)废硅片的正反两面；还原金属粉为硅片质量的30-150wt％,低熔点金属盐为硅片质量的1-30wt％；粘结剂为硅片质量的1-15wt％；
3)将金属片与步骤2)硅片叠片，每张硅片夹在两张金属片之间，且金属片全覆盖硅片，金属片与硅片面积的比值1.01-1.5；硅片的数量为1-5片，金属片的数量为3-6片；金属片为硅片质量的50-200wt％；
4)将步骤3)的产物压制成块；
5)4)将步骤4)的产物在惰性气体中热处理1-20h；热处理温度为300-8000C；然后自然冷却到常温；获得硅基制氢材料。
本专利设计一种用于水解制氢的废硅片处理方法；通过硅合金化和盐掺杂，提高硅的化学反应活性；以还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂制备浆料；再把浆料涂抹在硅片；再将金属片与硅片叠片，压制成块；产物在高温中会发生还原金属与盐的置换反应，金属与硅的合金化反应；与现有技术相比，本发明专利提供的一种用于水解制氢的废硅片处理方法，具有以下优势：
1)制备工艺简单、工序可控、可产业化生产；
2)废硅片再利用，有利于减少环境污染；硅基制氢材料化学活性高，水解条件温和，产氢量大；
3)还原金属粉、低熔点金属盐与粘结剂制成浆料涂抹在硅片表面以及金属片与硅片压制成块，有利于硅、其它金属和盐充分接触；有利于降低硅合金化反应温度；
4)采用锂等其它还原金属和铋、锡低熔点盐的置换反应，产生低熔点铋、锡与锂、其它还原金属形成低熔点合金，再与硅结合，有利于形成金属盐分散在硅合金表面的结构；该结构在水解过程中易形成高浓度金属盐溶液的微腐蚀区域，极大提高了硅合金的化学反应活性；该硅基制氢材料在制氢领域具有很好的应用前景。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：
实例1
一种用于水解制氢的废硅片处理方法，包括：
1)裁剪废硅片，用去离子水清洗干净，烘干；
2)称量一定质量的还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂，搅拌混合，配置浆料；并将浆料按一定比例涂抹在步骤1)废硅片的正反两面；
3)将金属片与步骤2)硅片叠片，每张硅片夹在两张金属片之间，且金属片全覆盖硅片，金属片与硅片面积的比值1.1；硅片的数量为1片，金属片的数量为2片；
4)将步骤3)的产物压制成块；
5)4)将步骤4)的产物在惰性气体中热处理5h；热处理温度为6000C；然后自然冷却到常温；获得硅基制氢材料。
废硅片的成分设计，包括：
1)1块硅片，48.2g；铝粉，30g；氯化亚锡，5g；粘结剂，2g；2块金属片，100g(其中锂片，10g；铝片90g)；有机溶剂为丙酮；
2)1块硅片，47.4g；镁粉，20g；氟化亚锡，4g；粘结剂，1.5g；2块金属片，100g(其中锂片，8g；镁带92g)；有机溶剂为丙酮；
水解实验显示，该硅基制氢材料在50°热水中具有很好的水解性能。
实例2
一种用于水解制氢的废硅片处理方法，包括：
6)裁剪废硅片，用去离子水清洗干净，烘干；
7)称量一定质量的还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂，搅拌混合，配置浆料；并将浆料按一定比例涂抹在步骤1)废硅片的正反两面；
8)将金属片与步骤2)硅片叠片，每张硅片夹在两张金属片之间，且金属片全覆盖硅片，金属片与硅片面积的比值1.05；硅片的数量为2片，金属片的数量为3片；
9)将步骤3)的产物压制成块；
10)4)将步骤4)的产物在惰性气体中热处理10h；热处理温度为5000C；然后自然冷却到常温；获得硅基制氢材料。
废硅片的成分设计，包括：
3)2块硅片，97.6g；铝粉，40g；溴化锡，5g，氯化铋，10g；粘结剂，5g；3块金属片，150g(其中锂，15g；铝片135g)；有机溶剂为丙酮；
4)2块硅片，98.2g；镁粉，20g；氯化锡，4g，溴化铋，8g；粘结剂，1.5g；2块金属片，150g(其中锂，20g；镁带130g)；有机溶剂为己酮
水解实验显示，该硅基制氢材料在50°热水中具有很好的水解性能。
实例3
实施步骤如实例1
废硅片的成分设计，包括：
5)2块硅片，97.4g；锌粉，40g；溴化锡，3g，氯化铋，6g；粘结剂，4g；3块金属片，150g(其中锂，20g；铝片135g)；有机溶剂为丁酮；
6)2块硅片，98.0g；镁粉，20g；氯化铋，4g，溴化铋，8g；粘结剂，3g；3块金属片，150g(其中锂，8g；镁带92g)；有机溶剂为戊酮
7)2块硅片，97.98g；镁粉，20g；氯化铋，4g，溴化亚锡，8g；粘结剂，3g；3块金属片，148g(其中锂，20g；锌片128g)；有机溶剂为丙酮
水解实验显示，该硅基制氢材料在50°热水中具有很好的水解性能。
上述专利的具体实施方式是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (1)
1.一种用于水解制氢的废硅片处理方法，其特征在于：以废硅片为原料，经清洗、浆料涂抹、烘干、与金属片叠片、压片、热处理，获得硅基制氢材料；浆料为还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂的混合物；还原金属粉为镁、铝、锌的一种或几种；低熔点金属盐为锡卤盐、铋卤盐的一种或几种；锡卤盐为氯化亚锡、氯化锡、溴化锡、溴化亚锡、氟化亚锡的一种或几种；铋卤盐为氯化铋、溴化铋、碘化铋的一种或几种；有机溶剂为丙酮、丁酮、戊酮、己酮、环戊酮、环己酮的一种或几种；金属片为锂、镁、铝和锌片的两种或几种，且必含有锂片；金属片是锂片与其它金属片压制而成，且锂片是其它金属片质量的5-50wt％；一种用于水解制氢的废硅片处理方法，包括：
1)裁剪废硅片，用去离子水清洗干净，烘干；
2)称量一定质量的还原金属粉、低熔点金属盐、粘结剂和有机溶剂，搅拌混合，配置浆料；并将浆料按一定比例涂抹在步骤1)废硅片的正反两面；还原金属粉为硅片质量的30-150wt％,低熔点金属盐为硅片质量的1-30wt％；粘结剂为硅片质量的1-15wt％；
3)将金属片与步骤2)硅片叠片，每张硅片夹在两张金属片之间，且金属片全覆盖硅片，金属片与硅片面积的比值1.01-1.5；硅片的数量为1-5片，金属片的数量为3-6片；金属片为硅片质量的50-200wt％；
4)将步骤3)的产物压制成块；
5)4)将步骤4)的产物在惰性气体中热处理1-20h；热处理温度为300-800℃；然后自然冷却到常温；获得硅基制氢材料。
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Patent Citations (6)
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